一种基于用户优先级的ATDM卫星资源分配方法组成比例

本发明专利技术公开了一种基于用户优先级的ATDM卫星资源分配方法，根据用户的用户优先级、调制编码模式和待传输数据量大小进行排序，得到用户数据初始传输先后顺序；将用户数据初始传输先后顺序作为初始解代入到模拟退火优化算法中，目标函数作为模拟退火优化算法中的适应度函数；对模拟退火优化算法中的适应度函数进行迭代求解，在迭代求解前期不接受劣质解，迭代求解后期依概率接受劣质解，当算法满足终止条件时，得到用户数据最终传输先后顺序。本发明专利技术采用合理的用户调度顺序，保证优先调度用户优先级高的用户数据，同时提高系统的吞吐率。时提高系统的吞吐率。时提高系统的吞吐率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于用户优先级的ATDM卫星资源分配方法


[0001]本专利技术涉及一种基于用户优先级的ATDM卫星资源分配方法，属于卫星通信


技术介绍

[0002]随着信息化的发展，各行各业对卫星通信的需求也越来越大。提高用户的通信质量并降低卫星互联网数据传输的成本，对卫星通信的进一步发展具有十分重要的意义。
[0003]VSAT直译为“甚小孔径终端”，意译为是“甚小天线地球站”，也称为卫星通信地球站、微型地球站或小型地球站，是20世纪80年代中期开发的一种卫星通信系统。VSAT由于源于传统卫星通信系统，所以也称为卫星小数据站或个人地球站，这里的“小”指的是VSAT系统中小站设备的天线口径小，通常为0.3m～1.4m。VSAT设备结构紧凑、固体化、智能化、价格便宜、安装方便、对使用环境要求不高，且不受地面网络的限制，组网灵活。
[0004]VSAT系统有两种类型，一种是双向VSAT系统，它由中心站控制许多VSAT终端来提供数据传输、语音和传真等业务；另一种是单向VSAT系统，在这种系统中，图像和数据等信号从中心站传输到许多单收VSAT终端。VSAT广泛应用于新闻、气象、民航、人防、银行、石油、地震和军事等部门以及边远地区通信。
[0005]卫星通信多址连接技术包括常用的频分多址方式(FDMA)、时分多址方式(TDMA)、码分多址方式(CDMA)、空分多址方式(SDMA)和随机多址方式(ALOHA)。在卫星通信中，与多址连接技术密切相关的技术就是信道分配技术，信道分配方式分为预分配方式(PA)、按需分配方式(DAMA)和随机分配方式(RA)等。
[0006]异步时分复用(ATDM)又称统计时分复用或智能时分复用，它对用户采用动态“按需分配”时隙，即只要用户有传输数据的需要时就应为其分配时隙，用户需要传输的数据量较大时，可以分配给它较多的时隙，需要传送的数据量较小时，就分配给它较少的时隙；用户如果没有数据需要传送，则可以不分配时隙给它。因此每个用户分配的时隙宽度及顺序均不固定，而是随用户要求传输的数据量变化而变化。这种方法动态地分配信道，提高信道效率，适用于可变速率的业务，主要应用于高速远程通信过程。
[0007]ATDM是对同步时分复用的改进，提高了链路的利用率。在同步时分复用中，每个站点都要分配时间片，如果有n个站点，至少需要n个时间片。而在异步时分复用中，时间片的数目要小于站点的数目，因为并不是每个站点在时间片到来时都有数据发送，所以在时间片数目相同的情况下，异步时分复用能支持更多的站点。
[0008]在ATDM中时隙与用户之间没有固定的对应关系，在传输不同调制编码模式的数据时导致了系统的吞吐率的不足，因此，现有的ATDM信道分配并不能满足不同用户优先级对于卫星资源分配的需求，这是本领域技术人员急需要解决的技术问题。

技术实现思路

[0009]目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种基于用户优先级的ATDM
卫星资源分配方法，在每个时隙加上用户的标识，以标记该时隙传输的是哪个用户的数据，同时当多个用户申请数据传输时，需要采取一定的调度规则，合理分配信道资源。
[0010]技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0011]一种基于用户优先级的ATDM卫星资源分配方法，包括如下步骤：
[0012]S1、根据用户的用户优先级、调制编码模式和待传输数据量大小进行排序，得到用户数据初始传输先后顺序。
[0013]S2、将用户数据初始传输先后顺序作为初始解代入到模拟退火优化算法中，目标函数作为模拟退火优化算法中的适应度函数，其中，d
u
表示一个复帧内传输的用户u的数据量，A
u
表示用户u的用户优先级，U表示用户的数量，f(d
u
)表示当前用户传输顺序下，在一个复帧内得到的目标函数值。
[0014]S3、对模拟退火优化算法中的适应度函数进行迭代求解，在迭代求解前期不接受劣质解，迭代求解后期依概率接受劣质解，当算法满足终止条件时，得到用户数据最终传输先后顺序。
[0015]作为优选方案，步骤S1，包括：
[0016]S11：根据待调度U位用户的数据调制编码模式按照从高到低方式进行排序，调制编码模式相同时按照用户优先级从高到低进行排序，用户优先级相同时，按照用户待传输数据量从大到小进行排序，得到用户第一排序方式。
[0017]S12：将U位用户按照上述用户第一排序方式放入S个子帧内进行传输，判断数据量是否占满S个子帧，若占满跳至S13。
[0018]S13：对用户第一排序方式根据待调度的U位用户的用户优先级按照从高到低方式进行排序，用户优先级相同时按照调制编码模式从高到低进行排序，调制编码方式相同时，按照用户待传输数据量从大到小进行排序，得到用户排序方式mode1。
[0019]S14：将U位用户按照用户排序方式mode1的顺序放入一个复帧的S个子帧内，得到可传输的用户个数K1，选取用户排序方式mode1中前K1位用户，得到被选取用户集合。
[0020]S15：将被选取用户集合中的用户按照调制编码模式从高到低进行排序，调制编码模式相同时按照用户优先级从高到低进行排序，用户优先级相同时按照用户待传输数据量从大到小进行排序，得到用户排序方式mode2。
[0021]S16：判断被选取的用户集合的按照用户排序方式mode2放入S个子帧内传输，用户待传输数据量是否占满S个子帧，若未占满子帧，则在用户排序方式mode1中，从被选取的用户集合之后，按顺序选取一位用户放入到被选取用户集合中并返回S15，若占满子帧，则进入S17。
[0022]S17：判断被选取用户集合中的K2位用户的数据在S个子帧内是否全部传输，若全部传输，跳至S18,若未全部传输，则在用户排序方式mode1中，选取前K2‑
1位用户按照调制编码模式从高到低进行排序，调制编码模式相同时按照用户优先级从高到低进行排序，用户优先级相同时按照用户待传输数据量从大到小进行排序，再将用户排序方式mode1中第K2位用户排在上述排序好的K2‑
1位用户之后，进入步骤S18。
[0023]S18：将第K2位之后未被选取的用户按照mode1中原顺序排在上述排序好的用户之后，将此顺序作为排序法确定的用户数据初始传输先后顺序。
[0024]作为优选方案，所述S12还包括：
[0025]若未占满S个子帧，则将用户第一排序方式作为用户数据最终传输顺序。
[0026]作为优选方案，目标函数作为模拟退火优化算法的适应度函数，在约束条件下计算每次迭代的适应度函数值。
[0027]所述约束条件包括：
[0028]0≤d
u
≤D
u
,u∈[1,2,
···
,U][0029]min{(sgnd
u
)
·
A
u
}≥max{sgn(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于用户优先级的ATDM卫星资源分配方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、根据用户的用户优先级、调制编码模式和待传输数据量大小进行排序，得到用户数据初始传输先后顺序；S2、将用户数据初始传输先后顺序作为初始解代入到模拟退火优化算法中，目标函数作为模拟退火优化算法中的适应度函数，其中，d
u
表示一个复帧内传输的用户u的数据量，A
u
表示用户u的用户优先级，U表示用户的数量，f(d
u
)表示当前用户传输顺序下，在一个复帧内得到的目标函数值；S3、对模拟退火优化算法中的适应度函数进行迭代求解，在迭代求解前期不接受劣质解，迭代求解后期依概率接受劣质解，当算法满足终止条件时，得到用户数据最终传输先后顺序。2.根据权利要求1所述的一种基于用户优先级的ATDM卫星资源分配方法，其特征在于：步骤S1，包括：S11：根据待调度U位用户的数据调制编码模式按照从高到低方式进行排序，调制编码模式相同时按照用户优先级从高到低进行排序，用户优先级相同时，按照用户待传输数据量从大到小进行排序，得到用户第一排序方式；S12：将U位用户按照上述用户第一排序方式放入S个子帧内进行传输，判断数据量是否占满S个子帧，若占满跳至S13；S13：对用户第一排序方式根据待调度的U位用户的用户优先级按照从高到低方式进行排序，用户优先级相同时按照调制编码模式从高到低进行排序，调制编码方式相同时，按照用户待传输数据量从大到小进行排序，得到用户排序方式mode1；S14：将U位用户按照用户排序方式mode1的顺序放入一个复帧的S个子帧内，得到可传输的用户个数K1，选取用户排序方式mode1中前K1位用户，得到被选取用户集合；S15：将被选取用户集合中的用户按照调制编码模式从高到低进行排序，调制编码模式相同时按照用户优先级从高到低进行排序，用户优先级相同时按照用户待传输数据量从大到小进行排序，得到用户排序方式mode2；S16：判断被选取的用户集合的按照用户排序方式mode2放入S个子帧内传输，用户待传输数据量是否占满S个子帧，若未占满子帧，则在用户排序方式mode1中，从被选取的用户集合之后，按顺序选取一位用户放入到被选取用户集合中并返回S15，若占满子帧，则进入S17；S17：判断被选取用户集合中的K2位用户的数据在S个子帧内是否全部传输，若全部传输，跳至S18,若未全部传输，则在用户排序方式mode1中，选取前K2‑
1位用户按照调制编码模式从高到低进行排序，调制编码模式相同时按照用户优先级从高到低进行排序，用户优先级相同时按照用户待传输数据量从大到小进行排序，再将用户排序方式mode1中第K2位用户排在上述排序好的K2‑
1位用户之后，进入步骤S18；S18：将第K2位之后未被选取的用户按照mode1中原顺序排在上述排序好的用户之后，将此顺序作为排序法确定的用户数据初始传输先后顺序。3.根据权利要求2所述的一种基于用户优先级的ATDM卫星资源分配方法，其特征在于：所述S12还包括：
若未占满S个子帧，则将用户第一排序方式作为用户数据最终传输顺序。4.根据权利要求1所述的一种基于用户优先级的ATDM卫星资源分配方法，其特征在于：目标函数作为模拟退火优化算法的适应度函数，在约束条件下计算每次迭代的适应度函数值；所述约束条件包括：0≤d
u
≤D
u
,u∈[1,2,
…
,U]min{(sgnd
u
)
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A...

【专利技术属性】
技术研发人员：周壮壮，冯姣，李鹏，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：